(57)【要約】【課題】断面形状が少なくとも長径と短径で規定されるガラス管について、従来の設備を利用して屈曲させることができ、かつ高輝度の板面輝度を得ることを可能とする。【解決手段】ガラス管１の略真円形の断面が少なくとも長径と短径とで規定される形状となるようにガラス管１を加工する際に、屈曲させる部分については屈曲させやすい略真円形のまま残すことで、略真円形のガラス管を屈曲させる従来の手法により屈曲加工できるようにする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、
ガラス管の断面形状が少なくとも長径と短径で規定される直管部と、
ガラス管の断面形状が略真円形の部分を屈曲させた屈曲部と、
を有することを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】
前記屈曲部によりガラス管をＵ字型、Ｌ字型、コ字型のうちの少なくとも１つの形状となるように屈曲させたことを特徴とする請求項１記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項３】
断面が略真円形のガラス管を、その断面形状が少なくとも長径と短径で規定される形状となるように、屈曲させる部分を除いて加工する工程と、
ガラス管の断面形状が略真円形に残された部分を屈曲させる工程と、
を有することを特徴とする冷陰極蛍光ランプの製造方法。
【請求項４】
ガラス管をＵ字型、Ｌ字型、コ字型のうちの少なくとも１つの形状となるように屈曲させることを特徴とする請求項３記載の冷陰極蛍光ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に液晶表示装置の背面照明用光源や小型照明用の光源として使用される冷陰極蛍光ランプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６（ａ）は従来のＵ字型の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、断面が真円形のガラス管６１の軸方向中央を加熱溶融してＵ字型に加工したものである。ガラス管６１の内部には希ガスと水銀が封入され、内壁には蛍光体が塗布される。ガラス管６１の両端内部には電極６２ａ，６２ｂがそれぞれ配置され、電極６２ａ，６２ｂにそれぞれ接続された導電線６３ａ，６３ｂがガラス管６１の外部に延出した状態でガラス管６１の端部に封着される。
【０００３】
このようにＵ字型とした冷陰極蛍光ランプは、直下式バックライト装置に使用される場合、ランプ使用本数が直管型の半分になる利点がある。これにより、冷陰極蛍光ランプの冷陰極降下電圧やインバータ台数が半減するので、冷陰極蛍光ランプを組み込むバックライト装置の高効率化、低コスト化を図ることができる。
【０００４】
このような冷陰極蛍光ランプは、モニターやＴＶ等の液晶表示装置に主に用いられているが、近年の液晶表示装置の高精細化に伴って、高輝度・均一発光のバックライト装置が要求されている。
【０００５】
このような背景から、バックライト装置の配光分布の均一化を図るために、ガラス管の断面形状を扁平としたパネル型の冷陰極蛍光ランプ、あるいは断面形状が楕円のバルブを用いた冷陰極蛍光ランプが知られている（例えば特許文献１，２参照）。これらの冷陰極蛍光ランプは、平面光源としてのバックライト装置に適したものである。
【特許文献１】特開平９−２４５７３６号公報
【特許文献２】特開平２−７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、扁平のパネル型冷陰極蛍光ランプは、放電空間での均一な陽光柱を形成して均一発光させることが難しく、大型パネルの出現が期待されている今日、いまだ実用化技術が確立できない現状にある。
【０００７】
また、断面が楕円のバルブを使用して配光分布を均一化させることも考えられるが、楕円バルブの場合には、Ｕ字型等に屈曲させることは困難であり、屈曲させるために設備の変更が必要となる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、断面形状が少なくとも長径と短径で規定されるガラス管について、従来の設備を利用して屈曲させることができ、かつ高輝度の板面輝度を得ることが可能な冷陰極蛍光ランプ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明に係る冷陰極蛍光ランプは、ガラス管の内部に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管の両端部に電極を備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、ガラス管の断面形状が少なくとも長径と短径で規定される直管部と、ガラス管の断面が略真円形の部分を屈曲させた屈曲部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明に係る冷陰極蛍光ランプの製造方法は、断面が略真円形のガラス管を、その断面形状が少なくとも長径と短径で規定される形状となるように、屈曲させる部分を除いて加工する工程と、ガラス管の断面が略真円形に残された部分を屈曲させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
第１，第２の本発明にあっては、略真円形の断面が少なくとも長径と短径とで規定される形状となるようにガラス管を加工する際に、屈曲させる部分については屈曲させやすい略真円形のまま残すことで、断面が略真円形のガラス管を屈曲させる従来の手法で屈曲加工できるようになり、従来の設備をそのまま利用することができる。
【００１２】
ここで、ガラス管は、Ｕ字型、Ｌ字型、コ字型のうちの少なくとも１つの形状となるように屈曲させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る冷陰極蛍光ランプおよびその製造方法によれば、断面形状が少なくとも長径と短径で規定されるガラス管について、従来の設備を利用して屈曲させることができ、輝度を向上させた冷陰極蛍光ランプを容易かつ抵コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の原理を説明するための扁平（楕円）型ガラス管を用いた冷陰極蛍光ランプの構成を示す図である。すなわち、図１（ａ）は軸方向の平断面図、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管１の内壁面に蛍光体被膜が塗布され、ガラス管１の内部に希ガスおよび水銀が気密に封入され、ガラス管１の両端内部には一対の冷陰極からなる電極２ａ，２ｂを備える。電極２ａ，２ｂはニッケルからなる板状電極であり、それぞれ導電線３ａ，３ｂが接続される。導電線３ａ，３ｂはガラス管１の両端部に封着されており、電極２ａ，２ｂを固定するとともに、外部から供給されてきた電力を各電極２ａ，２ｂに供給する。
【００１６】
ガラス管１の放電空間の断面形状は、少なくとも長径と短径を用いて規定され、その長径は１．２〜１４．０ｍｍの範囲、短径は０．７〜３．０ｍｍの範囲である。すなわち、断面形状を真円形ではなく、細い扁平形や楕円形にすることで、拡散陽光柱が得られるようにして、輝度ムラを防ぐとともに導光板や拡散板への入射効率を向上させる。ガラス管１の放電空間の断面形状は、例えば楕円形や扁平形とする。ここでは、一例として放電空間の断面形状を先端から終端まで同一形状とする。
【００１７】
図２は、扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。同グラフでは、一例として、放電空間の短径を３．０ｍｍで一定にし、長径を変えることにより扁平率を変えた場合を示している。また、断面が真円形状（長径＝短径）の全光束を１００％とした。同グラフによると、長径が１４．０ｍｍ（扁平率２１％）よりも短い場合、すなわち扁平率が２１％よりも高い場合には、長径を長くする（扁平率を低くする）ほど光束は向上するが、長径が１５．０ｍｍ以上に長くなると（扁平率が２０％以下になると）極端に光束が低下している。これは、長径が１４．０ｍｍの範囲までは陽光柱が拡散するが、１５．０ｍｍ以上になる陽光柱が収縮し、一部の蛍光体被膜しか発光しなくなるためである。
【００１８】
図３は、長径と短径について収縮陽光柱が発生しない範囲を示すグラフである。同図に示すように、長径について拡散陽光柱が形成される範囲、すなわち収縮陽光柱が発生しない範囲は１４．０ｍｍ以下である。一方、長径を３．０ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、長径は、３．０ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００１９】
また、短径についてはバックライト装置の薄型化を図るため３．０ｍｍを越えて長くすべきではなく、また０．７ｍｍよりも短くすることは製作上困難である。よって、短径は、０．７ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲で設定することが最適である。
【００２０】
また、希ガスは、６０．０〜９９．９％をネオンとし残部をアルゴンとする混合ガスを封入圧力６．５〜１６．０ｋＰａの範囲で封入する。これは、冷陰極蛍光ランプを効率よく点灯させるためには、封入されるガス種、ガス圧によりランプ温度を最適化する必要があるところ、発光効率が最適となる封入ガスの設定範囲を定めたものである。
【００２１】
ここでは、一実施例として、長径を３．５ｍｍ（内寸法３．０ｍｍ）、短径を２．２ｍｍ（内寸法１．６ｍｍ）、扁平率６２％の扁平形の冷陰極蛍光ランプを用いる。比較例の冷陰極蛍光ランプは、断面形状を直径が３．０ｍｍの真円形とする。実施例、比較例ともにガラス管２の長さを２００ｍｍとし、ガラス管内にはアルゴン：ネオン＝１：９とする混合ガスおよび水銀を８ｋＰａの封入圧力で封入する。
【００２２】
図４は、陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。同図は、実施例のように放電空間の断面形状を扁平にしても、比較例の断面形状が真円形の場合と比べて陽光柱の状態に大きな違いはなく、拡散陽光柱となっており、発光効率が低下する収縮陽光柱とはならないことを示している。
【００２３】
以上の説明から明らかなように、細管のガラス管を所定の条件下で加工して扁平形状のガラス管にして所定の封入ガスと封入圧力の蛍光ランプを得ることにより、真円形状のガラスバルブによる蛍光ランプよりはるかに高輝度のランプを得られることが分かった。
【００２４】
本発明は、この事実に着眼し、扁平ランプを容易に曲げ管に加工し得る技術を提案することにより、高輝度・均一化を達成し得る冷陰極蛍光ランプを提供するものである。
【００２５】
以下、上記条件下の冷陰極蛍光ランプを使ったＵ字型、Ｌ字型、コ字型等の屈曲部を持った扁平管の実施形態を説明していく。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図５は、第１実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は径方向側面図である。同図の冷陰極蛍光ランプは、ガラス管１の内部に希ガスおよび水銀が封入され、ガラス管１の両端内部に電極２ａ，２ｂを備え、電極２ａ，２ｂにそれぞれ接続された導電線３ａ，３ｂがガラス管１の外部に延出した状態でガラス管１の端部に封着される。本冷陰極蛍光ランプの特徴は、ガラス管１の断面形状が少なくとも長径と短径とで規定される直管部５ａ，５ｂと、ガラス管１の断面が略真円形の部分を屈曲させた屈曲部６を備えたことにある。
【００２７】
同図では、一例としてガラス管１を屈曲部６によりＵ字型に屈曲させた状態を示している。直管部５ａ，５ｂは、一例として扁平形である。また、本冷陰極蛍光ランプでは、従来の断面が真円形のガラス管に用いていた電極をそのまま利用できるように、電極２ａ，２ｂが配置されるガラス管１の両端部についても真円形のまま残してある。
【００２８】
次に、本冷陰極蛍光ランプの製造方法について説明する。図６の工程図に示すように、まず断面が真円形の直管型ガラス管の屈曲させる部分と、電極を配置する部分の断面を真円形に残し、その他の部分を断面が扁平となるように加工する。この加工に際しては、例えばガラス管を加熱溶融し、対向配置された２枚の鋼鉄板をガラス管に押し付けることでガラス管を扁平形とする。
【００２９】
続いて、ガラス管の内壁に蛍光体を塗布する。この場合、従来の断面が真円形のガラス管に使用していた粘性の低い蛍光体スラリーでは張力が大きく、扁平形のガラス管内壁に塗布することは困難であるため、スラリー粘性を上げるか、粘性の高い水溶性のバインダーを用いるようにする。
【００３０】
続いて、ガラス管内部に希ガス及び水銀を封入するとともに、ガラス管の両端内部にそれぞれ電極を配置し、各電極に接続された導電線をガラス管の両端に気密に封着する。
【００３１】
最後に、断面を真円形のまま残しておいた屈曲部を加熱溶融してガラス管がＵ字型となるように屈曲させる。この屈曲に際しては、例えば２つあるガラス管の直管部をチャック等にそれぞれ固定保持させ、このチャックを回動機構により回動させることで屈曲させる。
【００３２】
次に、本冷陰極蛍光ランプの別の製造方法について説明する。図７の工程図に示すように、まず断面が真円形の直管型ガラス管の内壁に蛍光体を塗布し、ガラス管の両端部にそれぞれ電極を配置し、各電極に接続された導電線をガラス管の端部にそれぞれ封着する。
【００３３】
続いて、ガラス管の屈曲させる部分と電極を配置した部分の断面を真円形のまま残し、その他の部分を断面が扁平となるように加工する。
【００３４】
最後に、断面を真円形のまま残しておいた屈曲部を加熱溶融してガラス管がＵ字形となるように屈曲させる。
【００３５】
後者の製造方法は、電極を封着する工程までは従来の断面が真円形状の冷陰極蛍光ランプの製造工程と同様であるが、電極を封着した後にガラス管を加熱して扁平形に加工するため、ランプ特性に大きな影響を与える電極の酸化防止対策が必要である。
【００３６】
このように、図６，７を用いて製造方法の例を説明したが、いずれの場合もガラス管をＵ字形に屈曲させるための屈曲部は、屈曲前においては略真円形であるので、従来の真円形を屈曲させる手法で加工することができる。
【００３７】
次に、本冷陰極蛍光ランプを適用したバックライト装置について説明する。図８の断面図に示すように、直下式のバックライト装置の筐体４１内部において、複数の本冷陰極蛍光ランプは、その長径方向の発光面がバックライト装置の発光面４２に対して略平行となるように配置される。
【００３８】
次に、本冷陰極蛍光ランプを適用した効果について説明する。実施例の冷陰極蛍光ランプについては、Ｕ字型、直管部の長径を５．２ｍｍ、短径を２．０ｍｍ、屈曲部の屈曲前の直径を４ｍｍ、ランプの軸方向の長さを２００ｍｍ、直管部間のピッチを２０ｍｍとした。比較例の冷陰極蛍光ランプは、Ｕ字型、断面形状を真円、その直径を４ｍｍ、ランプの軸方向の長さを２００ｍｍとした。また、バックライト装置は、１０インチのものを使用し、冷陰極蛍光ランプは実施例と比較例でそれぞれ３灯使用した。このような実施例と比較例について、バックライト装置の消費電力を変えたときの板面輝度を測定した。
【００３９】
図９のグラフに示すように、一例として消費電力を３灯合わせて１８Ｗとしたときの板面輝度を比較すると、実施例は比較例に比べて効率が約１２％向上することが確認された。
【００４０】
したがって、本実施の形態によれば、ガラス管１の略真円形の断面が少なくとも長径と短径とで規定される形状となるようにガラス管１を加工する際に、屈曲させる部分については屈曲させやすい略真円形のまま残すことで、断面が真円形のガラス管を屈曲させる従来の手法で屈曲加工できるようになるので、従来の設備をそのまま利用することができる。これにより、設備を変更する必要がないので、高輝度の冷陰極蛍光ランプを容易かつ抵コストで製造することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、直管部５ａ，５ｂの断面形状を扁平としたが、これに限られるものではない。例えば、楕円形や長方形としてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態においては、ガラス管をＵ字型に屈曲させたが、これに限られるものではない。他の実施形態で説明するように、Ｌ字型、コ字型、あるいはＷ字型としてもよい。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図１０，図１１は、第２実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す図であり、図１０（ａ）は平面図、同図（ｂ）はその径方向側面図、図１１（ａ）は軸方向側面図、同図（ｂ）はその径方向側面図である。本冷陰極蛍光ランプは、断面形状が長径と短径で規定される直管部５ａ，５ｂと、２つの屈曲部１６ａ，１６ｂを備え、ガラス管１１をコ字型に屈曲させた構成である。本冷陰極蛍光ランプは、直下式のバックライト装置用のものであり、長径方向の発光面がコ字型面に対して平行に加工された構成である。直管部５ａ，５ｂの間は短ピッチとなっている。同図では直管部５ａ，５ｂの断面形状は扁平としているが、楕円、長方形等のいずれでもよい。
【００４４】
なお、ガラス管の内部構造や両端部の電極の配置構造については図５と同様であるので、図５と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。また、本冷陰極蛍光ランプについても基本的には第１実施形態で説明した製造工程と同様の工程で製造できるので、製造工程についても説明は省略する。
【００４５】
本冷陰極蛍光ランプにおいても、直管部５ａ，５ｂの断面形状を扁平等に加工する際に、屈曲させる部分については断面形状を略真円のまま残すことで、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
図１２は、第３実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は径方向側面図である。本冷陰極蛍光ランプは、断面形状が長径と短径で規定される直管部２５ａ，２５ｂ，２８と、２つの屈曲部２６ａ，２６ｂを備え、ガラス管２１をコ字型に屈曲させた構成である。本冷陰極蛍光ランプは、エッジ式のバックライト装置用のものであり、直管部２５ａ，２５ｂ，２８の長径方向の発光面がコ字型面に対して垂直に加工された構成である。直管部２８は、屈曲部２６ａ，２６ｂの間に配置された部分であり、直管部２５ａ，２５ｂ間のピッチを広くしている。同図では直管部２５ａ，２５ｂ，２８の断面形状は扁平としているが、楕円、長方形等のいずれでもよい。
【００４７】
なお、ガラス管の内部構造や両端部の電極の配置構造については図５と同様であるので、図５と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。また、本冷陰極蛍光ランプについても基本的には第１実施形態で説明した製造工程と同様の工程で製造できるので、製造工程についても説明は省略する。
【００４８】
本冷陰極蛍光ランプにおいても、直管部２５ａ，２５ｂ，２８の断面形状を扁平等に加工する際に、屈曲させる部分については断面形状を略真円のまま残すことで、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４９】
［第４の実施の形態］
図１３は、第４実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は径方向側面図である。本冷陰極蛍光ランプは、断面形状が長径と短径で規定される直管部３５ａ，３５ｂと、１つの屈曲部３６を備え、ガラス管３１をＬ字型に屈曲させた構成である。
【００５０】
図１４は本冷陰極蛍光ランプをＬ字型に屈曲させる前の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。図１５（ａ）は同じく冷陰極蛍光ランプをＬ字型に屈曲させる前の軸方向側面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【００５１】
本冷陰極蛍光ランプは、エッジ式のバックライト装置用のものであり、直管部３５ａ，３５ｂの長径方向の発光面がＬ字型面に対して垂直に加工された構成である。同図では、直管部３５ａ，３５ｂの断面形状は扁平としているが、楕円、長方形等のいずれでもよい。
【００５２】
なお、ガラス管の内部構造や両端部の電極の配置構造については図５と同様であるので、図５と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。また、本冷陰極蛍光ランプについても基本的には第１実施形態で説明した製造工程と同様の工程で製造できるので、製造工程についても説明は省略する。
【００５３】
本冷陰極蛍光ランプにおいても、直管部３５ａ，３５ｂの断面形状を扁平等に加工する際に、屈曲させる部分については断面形状を略真円のまま残すことで、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の原理を説明するための扁平（楕円）型ガラス管を用いた冷陰極蛍光ランプの構成を示す図であり、同図（ａ）は軸方向の平断面図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ部の径方向断面図、同図（ｃ）は軸方向の側断面図、同図（ｄ）はそのＢ−Ｂ部の径方向断面図である。
【図２】扁平率を変えたときの相対全光束を示すグラフである。
【図３】長径と短径について収縮陽光柱が発生しない範囲を示すグラフである。
【図４】陽光柱の拡散状態を示す図であり、同図（ａ）は比較例、同図（ｂ）は実施例の長径側、同図（ｃ）は実施例の短径側をそれぞれ示す。
【図５】同図（ａ）は第１実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図６】第１実施形態の冷陰極蛍光ランプの製造工程を示す工程図である。
【図７】第１実施形態の冷陰極蛍光ランプの別の製造工程を示す工程図である。
【図８】冷陰極蛍光ランプを適用したバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図９】実施例と比較例についてバックライト装置の板面輝度と消費電力との関係を示すグラフである。
【図１０】同図（ａ）は第２実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１１】同図（ａ）は第２実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す軸方向側面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１２】同図（ａ）は第３実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１３】同図（ａ）は第４実施形態の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１４】同図（ａ）は第４実施形態の冷陰極蛍光ランプをＬ字型に屈曲させる前の構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１５】同図（ａ）は第４実施形態の冷陰極蛍光ランプをＬ字型に屈曲させる前の構成を示す軸方向側面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【図１６】同図（ａ）は従来の冷陰極蛍光ランプの構成を示す平面図であり、同図（ｂ）はその径方向側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１，２１，３１，６１…ガラス管
２ａ，２ｂ，６２ａ，６２ｂ…電極
３ａ，３ｂ，６３ａ，６３ｂ…導電線
５ａ，５ｂ…直管部，６…屈曲部
１６ａ，１６ｂ…屈曲部
２５ａ，２５ｂ，２８…直管部
２６ａ，２６ｂ，３６…屈曲部
３５ａ，３５ｂ…直管部
４１…筐体，４２…発光面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006004660.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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